CN108513214B - 噪音提取装置和方法、麦克风装置及记录程序的记录介质 - Google Patents

Abstract

本公开涉及噪音提取装置、噪音提取方法、麦克风装置以及记录程序的记录介质。噪音提取装置具备：第1、第2麦克风单元，其设置于不同的空间位置，用于收集声音；第1噪音信号提取部，其提取将第1、第2麦克风单元的输出信号(um1、um2)进行指向性合成而得到的第1指向性信号(xm1)所包含的第1噪音信号(xn1)；第2噪音信号提取部，其获得指向性合成的条件不同于第1指向性信号(xm1)的第2指向性信号(xm2)所包含的第2噪音信号(xn2)；以及噪音信号分离部，其将第1噪音信号(xn1)和第2噪音信号(xn2)分离成单独噪音信号(un1、un2)，单独噪音信号(un1、un2)是表示在第1、第2麦克风单元分别单独产生的噪音的信号。

Description

噪音提取装置和方法、麦克风装置及记录程序的记录介质

技术领域

本公开涉及噪音(噪声)提取装置、噪音提取方法、麦克风(话筒)装置以及记录程序的记录介质。

背景技术

例如在日本专利第4990981号公报中，公开了能够对包含于使用两个麦克风单元(microphone unit)的输出信号合成得到的指向性信号的噪音信号进行提取的噪音提取装置。在该噪音提取装置中，利用由信号处理合成出的声压梯度式(倾度型)的单一指向性(单向)的指向性信号与由信号处理获得的无指向性(全向)的指向性信号相比噪音灵敏度更高这一情况，从多种指向性信号抵消声波成分，由此提取噪音信号。

发明内容

发明所要解决的问题

然而，上述现有的噪音提取装置无法按每个麦克风单元(单独)来推定分别混入到两个麦克风单元的输出信号中的振动噪音、风噪音或者麦克风单元固有噪音等在麦克风单元单独产生的噪音信号。

再者，近年来，例如在声源分离、自适应波束形成或者声源探测等中，使用麦克风单元的输出信号进行不同于声压梯度式指向性合成的阵列信号处理的情况也逐渐增多。在阵列信号处理中，需要提取各个麦克风单元的输出信号所包含的在各个麦克风单元单独产生的噪音信号。

本公开是鉴于上述情况而做出的，目的在于提供能够提取在各个麦克风单元单独产生的噪音信号的噪音提取装置以及麦克风装置。

用于解决问题的技术方案

为了实现上述目的，本公开的一个方式涉及的噪音提取装置，具备：第1麦克风单元和第2麦克风单元，其设置于不同的空间位置，用于收集声音；第1噪音信号提取部，其提取第1指向性信号所包含的第1噪音信号，所述第1指向性信号是将所述第1麦克风单元和所述第2麦克风单元的输出信号进行指向性合成而得到的信号；第2噪音信号提取部，其获得第2指向性信号所包含的第2噪音信号，所述第2指向性信号的指向性合成的条件不同于所述第1指向性信号；以及噪音信号分离部，其将所述第1噪音信号和所述第2噪音信号分离成单独噪音信号，所述单独噪音信号是表示在所述第1麦克风单元和所述第2麦克风单元分别单独产生的噪音的信号。

另外，为了实现上述目的，本公开的一个方式涉及的麦克风装置，具备：上述记载的噪音提取装置；以及第1信号减法运算部和第2信号减法运算部，其通过从所述第1麦克风单元和所述第2麦克风单元各自的输出信号减去所述单独噪音信号，获得声响信号，所述声响信号是由所述第1麦克风单元和所述第2麦克风单元分别所观测的声响成分的信号。

发明效果

根据本公开的噪音提取装置以及麦克风装置，能够提取在各个麦克风单元单独产生的噪音信号。

附图说明

图1是表示实施方式1中的噪音提取装置的构成的框图。

图2是表示实施方式1中的第1噪音信号提取部的详细构成的框图。

图3A是第1指向性合成部输出的信号的指向特性图。

图3B是第2指向性合成部输出的信号的指向特性图。

图3C是第3指向性合成部输出的信号的指向特性图。

图4是表示实施方式1中的第2噪音信号提取部的详细构成的框图。

图5是表示实施方式1中的噪音信号分离部的详细构成的框图。

图6是表示实施方式1的变形例1中的噪音信号提取部的详细构成的框图。

图7是表示实施方式2中的噪音提取装置的构成的框图。

图8是表示实施方式3中的噪音提取装置的构成的框图。

图9是表示实施方式3中的第1噪音信号提取部的详细构成例的框图。

图10是表示实施方式3中的第2噪音信号提取部的详细构成例的框图。

图11是表示实施方式3中的噪音信号分离部的详细构成例的框图。

图12是表示实施方式4中的麦克风装置的构成的一例的框图。

图13是表示实施方式4的变形例中的麦克风装置的构成的一例的框图。

图14是表示实施方式4中的麦克风装置能够利用的应用(application)的例子的图。

具体实施方式

(成为本公开的基础的见解)

在对两个以上的麦克风单元的输出信号进行信号处理从而获得输出的麦克风装置中，存在混入到用于收集声音的麦克风单元的振动噪音、风噪音或者麦克风单元固有噪音等在两个以上的麦克风单元单独产生的噪音。在此，振动噪音例如是在手拿着进行操作时传导到麦克风的触碰(touch)噪音、以及由麦克风单元的壳体的振动等振动引起的噪音。风噪音是在刮风时使构成麦克风的振动板活动的噪音等由风引起的噪音。麦克风单元固有噪音是由内置于构成麦克风的例如驻极体电容传声器(ECM：electret condensermicrophone)的FET(场效应晶体管)等产生的热噪音等、麦克风单元固有发出的噪音。

另外，在该麦克风装置的两个以上的麦克风单元的每一个中单独产生的噪音是在麦克风单元间没有相关性的(不相关的)信号。另一方面，该麦克风装置收集的声波是在多个麦克风单元间具有相关性的信号。由于声波是在多个麦克风单元间具有相关性的信号，因此，已知通过对两个麦克风单元的输出信号进行信号处理所合成的声压梯度式的指向性信号变得比上述那样的噪音弱。

在日本专利第4990981号公报所记载的噪音提取装置中，如上所述，利用对两个麦克风单元的输出信号进行信号处理所获得的声压梯度式的单一指向性的指向性信号与无指向性的指向性信号相比噪音灵敏度更高这一情况，从多种指向性信号抵消声波成分由此提取噪音信号。也就是说，日本专利第4990981号公报所记载的噪音提取装置能够提取将多个麦克风单元的输出信号合成而得到的指向性信号所包含的噪音信号。

然而，在日本专利第4990981号公报所记载的噪音提取装置中，存在无法按每个麦克风单元(单独)来推定分别混入到两个麦克风单元的输出信号中的在麦克风单元单独产生的噪音信号这一问题。

再者，近年来，在声源分离、自适应波束形成或者声源探测等中，使用麦克风单元的输出信号进行阵列信号处理的情况也逐渐增多，需要提取各个麦克风单元的信号所包含的噪音信号。

于是，发明人鉴于这些，想到了能够提取在各个麦克风单元产生的噪音信号的噪音提取装置等。

即，本公开的一个技术方案涉及的噪音提取装置，具备：第1麦克风单元和第2麦克风单元，其设置于不同的空间位置，用于收集声音；第1噪音信号提取部，其提取第1指向性信号所包含的第1噪音信号，所述第1指向性信号是将所述第1麦克风单元和所述第2麦克风单元的输出信号进行指向性合成而得到的信号；第2噪音信号提取部，其获得第2指向性信号所包含的第2噪音信号，所述第2指向性信号的指向性合成的条件不同于所述第1指向性信号；以及噪音信号分离部，其将所述第1噪音信号和所述第2噪音信号分离成单独噪音信号，所述单独噪音信号是表示在所述第1麦克风单元和所述第2麦克风单元分别单独产生的噪音的信号。

根据该构成，对于设置于不同的空间位置的两个以上的麦克风单元，能够按每个麦克风单元来提取混入声响信号的振动噪音、风噪音和/或麦克风单元固有噪音等噪音信号。

在此，例如也可以为，所述噪音信号分离部通过按照所述第1噪音信号和所述第2噪音信号与所述单独噪音信号的关系式，将所述第1噪音信号和所述第2噪音信号进行变换，从而获得所述单独噪音信号，所述关系式根据表示所述第1指向性信号和所述第2指向性信号与所述第1麦克风单元和所述第2麦克风单元的所述输出信号之间的关系的关系式来导出。

另外，例如也可以为，所述第2噪音信号提取部将所述第1麦克风单元和所述第2麦克风单元的所述输出信号进行指向性合成从而生成所述第2指向性信号，提取所述第2指向性信号所包含的所述第2噪音信号。

在此，例如也可以为，所述第1噪音信号提取部和所述第2噪音信号提取部具备：指向性合成部，其将所述第1麦克风单元和所述第2麦克风单元的所述输出信号进行指向性合成，生成两个指向性信号，所述两个指向性信号的噪音灵敏度不同，而对于声压的指向特性一致，并且声响中心位置一致；信号抵消运算部，其通过从所述两个指向性信号的一方减去另一方，由此从所述一方的指向性信号中消除声响成分，提取噪音成分的振幅值；以及信号复原部，其根据在所述两个指向性信号的噪音灵敏度较高一方的所述指向性信号进行了加法运算的主轴方向不同的单一指向性的两个信号中的一方、和所述信号抵消运算部的输出信号，将噪音波形信号复原并进行输出。

另外，例如也可以为，所述第1指向性信号的指向性主轴方向与所述第2指向性信号的指向性主轴方向互为反方向。

另外，例如也可以为，所述第2噪音信号是将所述第1噪音信号进行相位反转而得到的信号，所述第2噪音信号提取部通过将由所述第1噪音信号提取部输出的所述第1噪音信号进行相位反转来获得所述第2噪音信号。

另外，例如也可以为，所述第1指向性信号的指向性主轴方向与所述第2指向性信号的指向性主轴方向为同一方向，对于所述第1指向性信号和所述第2指向性信号，将所述第1麦克风单元和所述第2麦克风单元的所述输出信号进行指向性合成时的合成系数不同。

另外，例如也可以为，所述合成系数是增益值，所述第1指向性信号和所述第2指向性信号为，对所述第1克风单元和所述第2麦克风单元中的一方的输出信号乘以不同的增益值从而进行指向性合成所得到的信号。

另外，例如也可以为，所述单独噪音信号是表示包括在所述第1麦克风单元和所述第2麦克风单元分别单独产生的风噪音和振动噪音中的至少一方的噪音的信号。

另外，为了实现上述目的，本公开的一个方式涉及的麦克风装置，具备：上述技术方案所述的噪音提取装置；以及第1信号减法运算部和第2信号减法运算部，其通过从所述第1麦克风单元和所述第2麦克风单元各自的输出信号减去所述单独噪音信号，获得声响信号，所述声响信号是由所述第1麦克风单元和所述第2麦克风单元分别所观测的声响成分的信号。

另外，本公开的一个方式涉及的麦克风装置：具备上述技术方案所述的噪音提取装置；以及第1信号减法运算部和第2信号减法运算部，其通过从所述第1麦克风单元和所述第2麦克风单元各自的输出信号减去所述单独噪音信号，获得作为由所述第1麦克风单元和所述第2麦克风单元分别所观测的声响成分的信号的第1声响信号，所述第1信号减法运算部和所述第2信号减法运算部通过从所述第1声响信号减去单独噪音信号，获得作为在所述第1麦克风单元和所述第2麦克风单元分别所观测的声响成分的信号的第2声响信号，该单独噪音信号是通过将所述第1声响信号作为所述第1麦克风单元和所述第2麦克风单元各自的输出信号输出到所述噪音提取装置而从所述噪音提取装置输出的、包含于所述第1声响信号的表示在所述第1麦克风单元和所述第2麦克风单元分别单独产生的噪音的信号。

在此，例如也可以为，所述第1信号减法运算部和所述第2信号减法运算部将所述第1声响信号作为所述第1麦克风单元和所述第2麦克风单元各自的输出信号，输出到所述第1噪音信号提取部和所述第2噪音信号提取部，所述第1噪音信号提取部和所述第2噪音信号提取部提取第3指向性信号所包含的第3噪音信号和第4指向性信号所包含的第4噪音信号并输出给所述噪音信号分离部，所述第3指向性信号是将所述第1声响信号进行指向性合成而得到的信号，所述第4指向性信号是将所述第1声响信号进行指向性合成的条件不同于所述第3指向性信号的指向性合成而得到的信号，所述噪音信号分离部将所述第3噪音信号和所述第4噪音信号分离成单独噪音信号并输出给所述第1信号减法运算部和所述第2信号减法运算部，该单独噪音信号是包含于所述第1声响信号的表示在所述第1麦克风单元和所述第2麦克风单元各自单独产生的噪音的信号，所述第1信号减法运算部和所述第2信号减法运算部从所述第1声响信号减去由所述噪音信号分离部输出的作为包含于所述第1声响信号的表示在所述第1麦克风单元和所述第2麦克风单元各自单独产生的噪音的信号的单独噪音信号。

此外，本公开不仅能够作为装置而实现，而且也能够作为集成电路来实现，所述集成电路具备这种装置所具备的处理单元，或作为使构成该装置的处理单元成为步骤的方法来实现，作为使计算机执行这些步骤的程序来实现，作为表示该程序的信息、数据或者信号来实现。而且，这些程序、信息、数据以及信号也可以通过CD-ROM等记录介质和/或互联网等通信介质来发布。

以下，参照附图，对本公开的实施方式进行说明。此外，下面说明的实施方式均表示本公开的优选的一个具体例。在以下的实施方式中表示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置以及连接方式、步骤、步骤的顺序等仅为一例，并非旨在限定本公开。另外，对于以下的实施方式中的构成要素中的、没有记载在表示本公开的最上位概念的独立权利要求中的构成要素，作为构成更加优选的方式的任意的构成要素进行说明。此外，在本说明书以及附图中，对具有实质相同的功能结构的构成要素赋予相同的标号，由此省略重复说明。

(实施方式1)

[噪音提取装置100]

图1是表示实施方式1中的噪音提取装置100的构成的框图。此外，在下面的说明中，对于时域的信号，将信号名的首字母设为小写字母，对于频域的信号，将信号名的首字母设为大写字母来进行说明。另外，将xm0(n)表示为xm0、将Xm0(ω)表示为Xm0来进行说明。

图1所示的噪音提取装置100具备第1麦克风单元11、第2麦克风单元12、第1噪音信号提取部101、第2噪音信号提取部102以及噪音信号分离部201。

[第1麦克风单元11、第2麦克风单元12]

第1麦克风单元11以及第2麦克风单元12设置于不同的空间位置，对声音进行收集。第1麦克风单元11以及第2麦克风单元12分别输出所收集到的声波的信号。在本实施方式中，第1麦克风单元11将输出信号um1作为收集到的声波的信号输出给第1噪音信号提取部101以及第2噪音信号提取部102。同样地，第2麦克风单元12将输出信号um2作为收集到的声波的信号输出给第1噪音信号提取部101以及第2噪音信号提取部102。此外，为了下面进行声压梯度式的指向性合成，第1麦克风单元11以及第2麦克风单元12的两个麦克风单元间距离d例如为5mm～20mm左右即可。

[第1噪音信号提取部101]

图2是表示实施方式1中的第1噪音信号提取部101的详细构成的框图。

第1噪音信号提取部101提取第1指向性信号所包含的第1噪音信号，第1指向性信号是将第1麦克风单元11以及第2麦克风单元12的输出信号进行指向性合成而得到的信号。在本实施方式中，如图1所示，第1噪音信号提取部101被输入第1麦克风单元11的输出信号um1以及第2麦克风单元12的输出信号um2，输出合成得到的指向性信号所包含的噪音信号xn1。

更具体而言，如图2所示，第1噪音信号提取部101具备第1指向性合成部20、第2指向性合成部30、第3指向性合成部40、第1信号绝对值运算部71、第2信号绝对值运算部72、第3信号绝对值运算部73、信号抵消运算部80以及信号复原部90。此外，第1噪音信号与噪音信号xn1相对应，第1指向性信号与第2指向性合成部30输出的信号xm1相对应。

＜第1指向性合成部20＞

图3A是第1指向性合成部20输出的信号xm0的指向特性图。

如图2所示，第1指向性合成部20具有进行信号的加法运算(相加)即加法运算式的指向性合成的信号加法运算部22以及通过调整增益将信号放大的信号放大部23。更具体而言，第1指向性合成部20输出将输出信号um1和输出信号um2通过信号加法运算部22进行加法运算、并进而通过信号放大部23进行了放大的信号xm0。如此，第1指向性合成部20使用第1麦克风单元11的输出信号um1以及第2麦克风单元12的输出信号um2，获得进行了针对振动和/或风噪音的噪音的灵敏度低的无指向性的指向性合成而得到的信号xm0。信号xm0例如具有如图3A所示的无指向性的指向特性。在此，图3A是表示第1指向性合成部20输出的信号xm0的极模式(polar pattern)的图，在指向特性的各方向表示了信号xm0的灵敏度。第1指向性合成部20输出的信号xm0通过加法运算式的指向性合成而被进行了信号处理，其声压灵敏度的绝对值高。另一方面，对于振动噪音、风噪音或者麦克风单元固有噪音等在麦克风单元单独产生的噪音的灵敏度相对降低。

＜第2指向性合成部30＞

图3B是第2指向性合成部30输出的信号xm1的指向特性图。

如图2所示，第2指向性合成部30具有使信号延迟的信号延迟部31、进行信号的减法运算(相减)即声压梯度式的指向性合成的信号减法运算部32以及对信号的频率特性进行修正的频率特性修正部33。更具体而言，第2指向性合成部30输出将输出信号um2通过信号延迟部31延迟延迟时间τ并通过信号减法运算部32被输出信号um1减去、进而通过频率特性修正部33修正了频率特性而得到的信号xm1。

如此，第2指向性合成部30使用第1麦克风单元11的输出信号um1以及第2麦克风单元12的输出信号um2，获得进行了针对振动和/或风噪音的噪音的灵敏度高的声压梯度式的指向性合成而得到的信号xm1。

信号xm1例如具有如图3B所示的指向特性。在此，图3B是表示第2指向性合成部30输出的信号xm1的极模式的图，在指向特性的各方向表示了信号xm1的灵敏度。如图3B所示，第2指向性合成部30输出的信号xm1的指向特性为，指向轴正面在连接第1麦克风单元11和第2麦克风单元12的线上朝向第1麦克风单元11的方向。信号xm1如上所述那样通过声压梯度式(减法运算式)的指向性合成而被进行了信号处理，所以其声压灵敏度的绝对值变得比加法运算式的低。另一方面，对于振动噪音、风噪音或者麦克风单元固有噪音等在麦克风单元单独产生的噪音的灵敏度相对增高。

第2指向性合成部30输出的信号xm1可以使用一般的声压梯度式指向性合成的数式如以下的(式1)这样表示。Xm1、Um1、Um2是将在时域表现的信号xm1、um1、um2在频域中进行表现而得到的信号。

Xm1(ω)＝(Um1(ω)-Um2(ω)·e^-jωτ)/(1-A·e^-jωτ)…(式1)

在此，τ表示延迟时间。例如在对单一指向性的信号进行合成的情况下，将作为第1麦克风单元11及第2麦克风单元12之间的距离的麦克风元件间距离设为d、将声速设为c时，设定为τ＝d/c。另外，A是用于防止发散的系数，设定为比1小的值。

在上述的(式1)中，对应于：信号延迟部31进行“e^-jωτ”的运算，信号减法运算部32进行分子的“-”即分子的减号运算符的运算，频率特性修正部33进行“1/(1-A·e^-jωτ)”的运算。

＜第3指向性合成部40＞

图3C是第3指向性合成部40输出的信号xm2的指向特性图。

如图2所示，第3指向性合成部40具有使信号延迟的信号延迟部41、进行信号的减法运算即声压梯度式的指向性合成的信号减法运算部42以及对信号的频率特性进行修正的频率特性修正部43。更具体而言，第3指向性合成部40输出将输出信号um1通过信号延迟部41延迟延迟时间τ并通过信号减法运算部42被输出信号um2减去、进而通过频率特性修正部43修正了频率特性而得到的信号xm2。

如此，第3指向性合成部40使用第1麦克风单元11的输出信号um1以及第2麦克风单元12的输出信号um2，获得进行了针对振动和/或风噪音的噪音的灵敏度高的声压梯度式的指向性合成而得到的信号xm2。

信号xm2例如具有如图3C所示的指向特性。在此，图3C是表示第3指向性合成部40输出的信号xm2的极模式的图，在指向特性的各方向表示了信号xm2的灵敏度。如图3C所示，第3指向性合成部40输出的信号xm2的指向特性为，指向轴正面在连接第1麦克风单元11和第2麦克风单元12的线上朝向第2麦克风单元12的方向。与信号xm1同样地，信号xm2通过声压梯度式(减法运算式)的指向性合成而被进行了信号处理，所以其声压灵敏度的绝对值变得比加法运算式的低。另一方面，对于振动噪音、风噪音或者麦克风单元固有噪音等在麦克风单元单独产生的噪音的灵敏度相对增高。

第3指向性合成部40输出的信号xm2可以使用一般的声压梯度式指向性合成的数式如以下的(式2)这样表示。Xm2、Um1、Um2是将在时域表现的信号xm2、um1、um2在频域中进行表现而得到的信号。

Xm2(ω)＝(Um2(ω)-Um1(ω).e^-jωτ)/(1-A.e^-jωτ)…(式2)

在此，延迟时间τ、系数A与(式1)中说明的同样。

在上述的(式2)中，对应于：信号延迟部41进行“e^-jωτ”的运算，信号减法运算部42进行分子的“-”即分子的减号运算符的运算，频率特性修正部43进行“1/(1-A·e^-jωτ)”的运算。

＜第1信号绝对值运算部71＞

第1信号绝对值运算部71计算第1指向性合成部20的输出信号的绝对值。在本实施方式中，第1信号绝对值运算部71将计算从第1指向性合成部20输出的信号xm0的绝对值而得到的信号|xm0|输出给信号抵消运算部80。

＜第2信号绝对值运算部72＞

第2信号绝对值运算部72计算第2指向性合成部30的输出信号的绝对值。在本实施方式中，第2信号绝对值运算部72将计算从第2指向性合成部30输出的信号xm1的绝对值而得到的信号|xm1|输出给信号抵消运算部80。

＜第3信号绝对值运算部73＞

第3信号绝对值运算部73计算第3指向性合成部40的输出信号的绝对值。在本实施方式中，第3信号绝对值运算部73将计算从第3指向性合成部40输出的信号xm2的绝对值而得到的信号|xm2|输出给信号抵消运算部80。

＜信号抵消运算部80＞

如图2所示，信号抵消运算部80具有进行信号的加法运算的信号加法运算部81以及进行信号的减法运算的信号减法运算部82。更具体而言，信号抵消运算部80被输入从第1信号绝对值运算部71输出的信号|xm0|、从第2信号绝对值运算部72输出的信号|xm1|以及从第3信号绝对值运算部73输出的信号|xm2|。信号抵消运算部80根据被输入的这些信号，通过进行抵消对于声波的声响信号成分的运算来提取表示噪音信号振幅的信号nv1，并输出给信号复原部90。

信号抵消运算部80输出的信号nv1可以如以下的(式3)这样表示。也就是说，在信号抵消运算部80中，进行(式3)所示的运算。Nv1、Xm0、Xm1、Xm2是将在时域表现的信号nv1、xm0、xm1、xm2在频域中进行表现而得到的信号。

Nv1(ω)＝(|Xm1(ω)|+|Xm2(ω)|)-|Xm0(ω)|…(式3)

在上述的(式3)中，对应于：信号加法运算部81进行“+”即加号运算符的运算，信号减法运算部82进行“-”即减号运算符的运算。

在此，上述的(式3)中的|Xm0(ω)|的项表示对于振动和/或风噪音的噪音的灵敏度低且对声波具有无指向性的指向性信号。另外，上述的(式3)中的(|Xm1(ω)|+|Xm2(ω)|)表示对于振动和/或风噪音的噪音的灵敏度高且对声波具有无指向性的指向性信号。在图2中，(|Xm1(ω)|+|Xm2(ω)|)的项相应于，信号加法运算部81将从第2指向性合成部30以及第3指向性合成部40输出的主轴方向不同的单一指向性的两个信号(信号xm1、xm2)进行加法运算，生成对于有关噪音的灵敏度高且对声波显示无指向性的指向性信号。而且，在信号抵消运算部80中，使用这些性质，将声波的成分抵消从而提取表示噪音信号振幅的信号nv1。即，在图2中，上述的(式3)相应于，信号抵消运算部80通过从上述的两个指向性信号的一方减去另一方，由此从一方的指向性信号中消除声响成分，提取噪音成分的振幅值，两个指向性信号的噪音灵敏度不同，而对于声压的指向特性一致，并且声响中心位置一致。

＜信号复原部90＞

信号复原部90根据在两个指向性信号的噪音灵敏度较高一方的指向性信号进行了加法运算的主轴方向不同的单一指向性的两个信号(信号xm1、xm2)中的一方、和由信号抵消运算部80输出的信号nv1，将噪音波形信号复原并进行输出。

在本实施方式中，如图2所示，信号复原部90具有提取信号的符号(在进行频域处理的情况下为相位)的信号符号提取部91以及进行信号的乘法运算(相乘)的信号乘法运算部92。更具体而言，信号复原部90对从第2指向性合成部30输出的信号xm1，通过信号符号提取部91提取符号(在进行频域处理的情况下为相位)，并在信号乘法运算部92中与表示噪音信号振幅的信号nv1进行乘法运算，获得(复原)噪音信号xn1。信号复原部90将复原的噪音信号xn1输出给噪音信号分离部201。

如此，第1噪音信号提取部101能够获得从第2指向性合成部30输出的表示单一指向性的指向性信号即信号xm1所包含的噪音信号xn1。

[第2噪音信号提取部102]

图4是表示实施方式1中的第2噪音信号提取部102的详细构成的框图。对与图2同样的要素赋予了相同的标号。

第2噪音信号提取部102获得指向性合成的条件不同于第1指向性信号的第2指向性信号所包含的第2噪音信号。具体而言，第2噪音信号提取部102将第1麦克风单元11的输出信号以及第2麦克风单元12的输出信号进行指向性合成从而生成第2指向性信号，提取第2指向性信号所包含的第2噪音信号。在此，第1指向性信号的指向性主轴方向与第2指向性信号的指向性主轴方向互为反方向。在本实施方式中，如图1所示，第2噪音信号提取部102被输入第1麦克风单元11的输出信号um1以及第2麦克风单元12的输出信号um2。而且，第2噪音信号提取部102输出与包含有第1噪音信号提取部101输出的噪音信号xn1的指向性信号表现不同的指向特性的指向性信号所包含的噪音信号xn2。

更具体而言，如图4所示，第2噪音信号提取部102具备第1指向性合成部20、第2指向性合成部30、第3指向性合成部40、第1信号绝对值运算部71、第2信号绝对值运算部72、第3信号绝对值运算部73、信号抵消运算部80以及信号复原部95。此外，第2噪音信号与噪音信号xn2相对应，第2指向性信号与第3指向性合成部40输出的信号xm2相对应。

图4所示的第2噪音信号提取部102与图2所示的第1噪音信号提取部101相比，不同之处在于，信号复原部95的构成、以及从第3指向性合成部40输出的指向性信号即信号xm2被输入给信号复原部95。以下，对与图2所示的第1噪音信号提取部101不同的部分进行说明。

＜信号复原部95＞

如图4所示，信号复原部95具有提取信号的符号(在进行频域处理的情况下为相位)的信号符号提取部96以及进行信号的乘法运算的信号乘法运算部97。更具体而言，信号复原部95对从第3指向性合成部40输出的信号xm2，通过信号符号提取部96提取符号(在进行频域处理的情况下为相位)，并在信号乘法运算部97中与表示噪音信号振幅的信号nv1进行乘法运算，获得(复原)噪音信号xn2。信号复原部95将复原的噪音信号xn2输出给噪音信号分离部201。

如此，第2噪音信号提取部102能够获得从第3指向性合成部40输出的表示单一指向性的指向性信号即信号xm2所包含的噪音信号xn2。从第3指向性合成部40输出的信号xm2与第2指向性合成部30输出的信号xm1如使用图3B以及图3C所说明的那样，指向性主轴方向不同。也就是说，在第2噪音信号提取部102与第1噪音信号提取部101中，提取指向性主轴方向不同的指向性信号(信号xm2、xm1)所包含的噪音信号(噪音信号xn2、xn1)。

[噪音信号分离部201]

图5是表示实施方式1中的噪音信号分离部201的详细构成的框图。

噪音信号分离部201将第1噪音信号和第2噪音信号分离成单独噪音信号，单独噪音信号是表示在第1麦克风单元11以及第2麦克风单元12分别单独产生的噪音的信号。噪音信号分离部201通过按照第1噪音信号和第2噪音信号与单独噪音信号的关系式，将第1噪音信号和第2噪音信号进行变换，从而获得单独噪音信号，所述关系式根据表示第1指向性合成信号以及第2指向性合成信号、与第1麦克风单元11以及第2麦克风单元12的输出信号之间的关系的关系式来导出。在本实施方式中，如图1所示，噪音信号分离部201被输入从第1噪音信号提取部101和第2噪音信号提取部102输出的噪音信号xn1以及噪音信号xn2。而且，噪音信号分离部201将噪音信号xn1以及噪音信号xn2分离成表示第1麦克风单元11与第2麦克风单元12分别单独所包含的噪音的单独噪音信号un1以及单独噪音信号un2并进行输出。

更具体而言，如图5所示，噪音信号分离部201具有信号延迟部211、信号加法运算部212、频率特性修正部213、信号延迟部221、信号加法运算部222以及频率特性修正部223。

信号延迟部211以及信号延迟部221使被输入的信号延迟并进行输出。具体而言，信号延迟部211使从第2噪音信号提取部102输出的噪音信号xn2延迟延迟时间τ并输出给信号加法运算部212。信号延迟部221使从第1噪音信号提取部101输出的噪音信号xn1延迟延迟时间τ并输出给信号加法运算部222。

信号加法运算部212以及信号加法运算部222进行被输入的信号的加法运算。具体而言，信号加法运算部212对从第1噪音信号提取部101输出的噪音信号xn1与由信号延迟部211输出的被延迟了延迟时间τ的噪音信号xn2进行加法运算，并输出给频率特性修正部213。信号加法运算部222对由信号延迟部221输出的被延迟了延迟时间τ的噪音信号xn1与从第2噪音信号提取部102输出的噪音信号xn2进行加法运算，并输出给频率特性修正部223。

频率特性修正部213以及频率特性修正部223对信号的频率特性进行修正。具体而言，频率特性修正部213输出通过对从信号加法运算部212输出的信号的频率特性进行修正所获得的单独噪音信号un1。频率特性修正部223输出通过对从信号加法运算部222输出的信号的频率特性进行修正所获得的单独噪音信号un2。

以下，对能够将两种指向性信号(信号xm1、xm2)所包含的两个噪音信号xn1、xn2变换成两个麦克风单元各自的输出信号um1、um2所包含的单独噪音信号un1、un2这一情况进行说明。

第1麦克风单元11、第2麦克风单元12的输出信号um1、um2与第2指向性合成部30、第3指向性合成部40输出的信号xm1、xm2的关系通过将上述的(式1)以及(式2)进行汇总表现，如以下的(式4)这样表示。

从作为指向性信号的信号xm1、xm2导出第1、第2麦克风单元的输出信号um1、um2的关系式可以通过在上述的(式4)的两边乘以倒数以及逆矩阵，如以下的(式5)这样表现。

再者，在上述的(式5)中，若将右边和左边更换进行整理，则表现为如以下的(式6)这样。

此外，在计算(式5)左边的逆矩阵的情况下进行导出时，使用了与上述的(式1)以及(式2)同样的防止发散的系数A。

上述的(式6)所示的关系式是由作为两种指向性信号的信号xm1、xm2获得第1、第2麦克风单元的输出信号um1、um2的变换式。

于是，若将作为两种指向性信号的信号xm1、xm2所包含的噪音信号xn1、xn2代入上述的(式6)，则可获得以下的(式7)所示的变换式(关系式)。也就是说，如果使用以下的(式7)所示的变换式，则能够由作为两种指向性信号的信号xm1、xm2所包含的噪音信号xn1、xn2，获得第1、第2麦克风单元的输出信号um1、um2所包含的单独噪音信号un1、un2。

如此，表示噪音信号xn1、xn2与单独噪音信号un1、un2的关系式的上述的(式7)能够根据表示作为指向性信号的信号xm1、xm2与第1、第2麦克风单元11、12的输出信号um1、um2之间的关系的关系式来导出。

即，噪音信号分离部201通过按照表示噪音信号xn1、xn2与单独噪音信号un1、un2的关系式的上述的(式7)，将噪音信号xn1、xn2进行变换，能够获得单独噪音信号un1、un2。图5所示的噪音信号分离部201相当于将上述的(式7)表示为框图所得到的。在上述的(式7)中，对应于：信号延迟部211、221为了使信号延迟延迟时间τ而进行“e^-jωτ”的运算，信号加法运算部212、222进行矩阵运算的加法运算部分的运算。频率特性修正部213、223(EQ2)对应于进行上述的(式7)的包含有系数A的项即以下的(式8)的右边的运算。

[效果等]

如上所述，根据本实施方式，能够实现能提取在各个麦克风单元单独产生的单独噪音信号的噪音提取装置100。

更具体而言，在第1、第2噪音信号提取部101、102中，从第1、第2麦克风单元11、12的输出信号um1、um2，提取作为分别为指向性方向相反的指向性信号的信号xm1、xm2所包含的噪音信号xn1、xn2。而且，在噪音信号分离部201中，将噪音信号xn1、xn2变换(分离)成第1、第2麦克风单元11、12各自单独所包含的单独噪音信号un1、un2并进行输出。如此，本实施方式中的噪音提取装置100能够提取第1、第2麦克风单元11、12中各自单独所混入的噪音成分。

在上述日本专利第4990981号公报所公开的噪音提取装置中，也能够提取由两个麦克风单元的输出信号合成的指向性信号所包含的振动和/或风噪音的噪音信号。然而，在上述日本专利第4990981号公报所公开的噪音提取装置中，不过是导出了一种指向性信号所包含的一个噪音信号，因此无法导出指向性合成前的两个麦克风单元各自所包含的单独的噪音信号。这是因为，为了导出指向性合成前的两个麦克风单元各自所包含的单独的噪音信号，有两个未知数，因而无法通过一个噪音信号进行导出。

与此相对地，在本实施方式中的噪音提取装置中，提取了不同的两种指向性信号各自所包含的两个噪音信号，因此能够导出指向性合成前的两个麦克风单元各自所包含的单独的噪音信号。于是，在本实施方式中的噪音提取装置100中，如上所述，在第1噪音信号提取部101以及第2噪音信号提取部102中，提取不同的两种指向性信号各自所包含的两个噪音信号。而且，在噪音信号分离部201中，进行将提取到的两个噪音信号分离成与各麦克风单元中单独所混入的噪音成分对应的单独噪音信号的信号处理。如此，本实施方式中的噪音提取装置100能够提取在各个麦克风单元单独产生的单独噪音信号un1、un2。

此外，单独噪音信号un1、un2表示上述的振动噪音、风噪音或者麦克风单元固有噪音，但也可以表示因麦克风单元所连接的放大器等而按麦克风单元个别产生的噪音。

(变形例1)

图6是表示实施方式1的变形例1中的噪音信号提取部103的详细构成的框图。对与图2以及图4同样的要素赋予相同的标号，并省略详细说明。

此外，在上述的实施方式中，设为噪音提取装置100具备第1噪音信号提取部101和第2噪音信号提取部102进行了说明，但不限于此。如图6所示，也可以取代第1噪音信号提取部101以及第2噪音信号提取部102，而具备噪音信号提取部103，该噪音信号提取部103是将在第1噪音信号提取部101以及第2噪音信号提取部102中共通的构成进行汇总而得到的。

(变形例2)

此外，在上述的实施方式中，设为第1噪音信号提取部101以及第2噪音信号提取部102具备第1指向性合成部20～第3指向性合成部40进行了说明，但不限于此。也可以为，将第1指向性合成部20～第3指向性合成部40、第1信号绝对值运算部71～第3信号绝对值运算部73以及信号加法运算部81设为一个指向性合成部，信号抵消运算部仅具备进行信号的加法运算的信号加法运算部81。

在该情况下，该指向性合成部对第1麦克风单元11的输出信号um1以及第2麦克风单元12的输出信号um2进行指向性合成，生成噪音灵敏度不同而对于声压的指向特性一致并且声响中心位置一致的两个指向性信号即可。在此，两个指向性信号是上述的(式3)中的(|Xm1(ω)|+|Xm2(ω)|)的项所示的指向性信号、和|Xm0(ω)|的项所示的指向性信号。

而且，本变形例中的信号抵消运算部通过从两个指向性信号的一方减去另一方，从而从所述一方的指向性信号中消除声响成分，提取噪音成分的振幅值即可。

由此，信号复原部90能够根据在两个指向性信号的噪音灵敏度较高一方的指向性信号进行了加法运算的主轴方向不同的单一指向性的两个信号(xm1、xm2)中的一方、和该信号抵消运算部的输出信号，将噪音波形信号复原并进行输出。

(实施方式2)

[噪音提取装置100A]

图7是表示实施方式2中的噪音提取装置100A的构成的框图。此外，对于与图1、图2以及图5相同的构成要素，使用相同的标号，并省略说明。

图7所示的噪音提取装置100A相对于实施方式1中的噪音提取装置100，构成的不同之处在于，不具有第2噪音信号提取部102，而追加了信号符号反转部105。

信号符号反转部105通过将由第1噪音信号提取部101输出的第1噪音信号进行相位反转来获得第2噪音信号。在本实施方式中，信号符号反转部105将使第1噪音信号提取部101输出的噪音信号xn1的符号反转所获得的噪音信号xn2输出给噪音信号分离部201。此外，由于用使第1噪音信号提取部101的输出的符号反转得到的信号来替换第2噪音信号提取部102输出的噪音信号xn2，因此信号符号反转部105也可以称为第2噪音信号提取部102的一例。

[效果等]

对能够用使第1噪音信号提取部101的输出的符号反转得到的信号来替换第2噪音信号提取部102的输出的理由进行说明。

如在实施方式1中说明的那样，噪音信号xn1是第2指向性合成部30输出的具有声压梯度式的单一指向性的特性的信号xm1所包含的噪音成分。同样地，噪音信号xn2是第3指向性合成部40输出的具有声压梯度式的单一指向性的特性的信号xm2所包含的噪音成分。

在此，信号xm1和信号xm2用上述的(式1)和(式2)来表示。在上述的(式1)以及(式2)中，设延迟时间τ＝0、即图2以及图4所示的信号延迟部31和信号延迟部41的信号延迟量为零。在该情况下，根据(式1)和(式2)的关系，可知例如由第1麦克风单元11的输出信号xm1或者第2麦克风单元12的输出信号xm2所观测的风噪音和/或振动噪音的噪音信号是相互反转了符号的信号。

在此，在(式1)和(式2)中不同的是延迟时间τ存在于一方的部分，但可以认为其影响不大。例如在如声波那样在麦克风单元间存在相关性并且进行两个信号的减法运算那样的情况下，相位差的大小严重影响两个信号的减法运算后的信号振幅。此外，这一情况等于是声压梯度式的指向性的原理。然而，噪音成分不具有在麦克风单元间的相关性，因而延迟时间τ不影响噪音信号振幅值。

另外，在进行声压梯度式的指向性合成的情况下，两个麦克风单元间距离d通常多为5mm～20mm左右。因此，由延迟时间τ引起的时间偏离、即延迟时间τ＝d/c的值与所处理的信号的波长相比足够小，所以噪音信号xn2能够与对xn1乘以减号运算符而得到的信号近似。

如上所述，根据本实施方式，能够实现能提取在各个麦克风单元单独产生的单独噪音信号的噪音提取装置100A。

更具体而言，通过第1噪音信号提取部101从第1、第2麦克风单元11、12的输出信号um1、um2提取噪音信号xn1，通过信号符号反转部105获得使第1噪音信号提取部101所提取到的噪音信号xn1的符号反转后的噪音信号xn2。而且，噪音信号分离部201将噪音信号xn1、xn2变换(分离)成第1、第2麦克风单元11、12各自单独所包含的单独噪音信号un1、un2并进行输出。如此，本实施方式中的噪音提取装置100A能够提取第1、第2麦克风单元11、12中各自单独所混入的噪音成分。

另外，本实施方式中的噪音提取装置100A能够省略第2噪音信号提取部102的构成，而使信号符号反转部105具有其功能。由此，能够以更低的运算构成来提取第1、第2麦克风单元11、12中各自单独所混入的噪音成分。

(实施方式3)

[噪音提取装置100B]

图8是表示实施方式3中的噪音提取装置100B的构成的框图。对于与图1同样的构成要素，使用相同的标号，并省略说明。

图8所示的噪音提取装置100B与实施方式1中的噪音提取装置100相比，第1噪音信号提取部101B和第2噪音信号提取部102B中的指向性合成的条件是不同的。具体而言，在实施方式1以及实施方式2中，第1噪音信号提取部101与第2噪音信号提取部102中的指向性合成的条件的不同是指向性的主轴方向为反向。与此相对地，在实施方式3中，第1噪音信号提取部101B与第2噪音信号提取部102B中的指向性合成的条件的不同是麦克风单元间的信号电平的差异。在图8中，将从第1噪音信号提取部101B输出的信号表示为xn11，将从第2噪音信号提取部102B输出的信号表示为xn12。

[第1噪音信号提取部101B]

第1噪音信号提取部101B提取第1指向性信号所包含的第1噪音信号，第1指向性信号是将第1麦克风单元11以及第2麦克风单元12的输出信号进行指向性合成而得到的信号。

图9是表示实施方式3中的第1噪音信号提取部101B的详细构成例的框图。对于与图2同样的构成要素，使用相同的标号，并省略说明。

图9所示的第1噪音信号提取部101B相对于图2所示的第1噪音信号提取部101，构成的不同之处在于，追加了将第1麦克风单元11的输出信号um1放大α1倍的信号放大部13。此外，第1噪音信号与噪音信号xn11相对应，第1指向性信号与第2指向性合成部30输出的信号xm11相对应。第2指向性合成部30输出的信号xm11的指向特性例如为如图3B所示那样，主轴方向是正面0°即指向轴正面在连接第1麦克风单元11和第2麦克风单元12的线上朝向第1麦克风单元11的方向。

在此，若在麦克风单元间的信号电平存在电平差的情况下进行声压梯度式的指向性合成，则对于指向特性的影响在低频带的指向特性变弱(接近于无指向性)的方向上变化。例如，如果麦克风单元间距离d＝10mm且作为α1的值的增益值为1.0至百分之几～百分之十左右，则对指向性的影响出现在极低频带，在实用频带中指向性的劣化不会成为问题。因此，第1噪音信号提取部101B只要在对第1麦克风单元11和第2麦克风单元12的输出信号赋予小的电平差之后，与第1噪音信号提取部101进行同样的信号处理，就能够同样地提取第2指向性合成部30输出的信号xm11所包含的噪音信号xn11。

第2指向性合成部30输出的信号xm11可以如以下的(式9)这样表示。Xm11、Um1、Um2是将在时域表现的信号xm11、um1、um2在频域中进行表现而得到的信号。

Xm11(ω)＝(α1·Um1(ω)-Um2(ω)·e^-jωτ)/(1-A·e^-jωτ)…(式9)

在此，α1表示信号放大部13的增益值。其他项与在(式1)中说明的相同。

[第2噪音信号提取部102B]

第2噪音信号提取部102B获得指向性合成的条件不同于第1指向性信号的第2指向性信号所包含的第2噪音信号。具体而言，第2噪音信号提取部102B将第1麦克风单元11的输出信号以及第2麦克风单元12的输出信号进行指向性合成从而生成第2指向性信号，提取第2指向性信号所包含的第2噪音信号。在此，第1指向性合成信号的指向性主轴方向与第2指向性合成信号的指向性主轴方向是同一方向。另外，对于第1指向性合成信号与第2指向性合成信号，将第1、第2麦克风单元11、12的输出信号进行指向性合成时的合成系数不同。在本实施方式中，合成系数是增益值。因此，第1指向性合成信号与第2指向性合成信号是对第1、第2麦克风单元中的一方的输出信号乘以不同的增益值从而指向性合成出的信号。

图10是表示实施方式3中的第2噪音信号提取部102B的详细构成例的框图。对于与图4、图9同样的构成要素，使用相同的标号，并省略说明。

图10所示的第2噪音信号提取部102B相对于图4所示的第2噪音信号提取部102，构成的不同之处在于，追加了将第1麦克风单元11的输出信号um1放大α2倍的信号放大部23；变更成了被输入第2指向性合成部30输出的信号的信号复原部90。换言之，图10所示的第2噪音信号提取部102B与图9所示的第1噪音信号提取部101B成为同样的构成，不同之处在于将增益α1的信号放大部13变成了增益α2的信号放大部23。于是，在图10中，以与图9不同的方式，将第2指向性合成部30输出的信号表示为xm12，将第3指向性合成部40输出的信号表示为xm22。

由此，如图10所示，第2噪音信号提取部102B能够提取第2指向性合成部30输出的信号xm12所包含的噪音信号xn12。此外，第2噪音信号与噪音信号xn12相对应，第2指向性信号与第2指向性合成部30输出的信号xm12相对应。第2指向性合成部30输出的信号xm12的指向特性例如为如图3B所示那样，主轴方向是正面0°即指向轴正面在连接第1麦克风单元11和第2麦克风单元12的线上朝向第1麦克风单元11的方向。

另外，第2指向性合成部30输出的信号可以如以下的(式10)这样表示。Xm12、Um1、Um2是将在时域表现的信号xm12、um1、um2在频域中进行表现而得到的信号。

Xm12(ω)＝(α2·Um1(ω)-Um2(ω)·e^-jωτ)/(1-A，e^-jωτ)…(式1O)

在此，α2表示信号放大部13的增益值。其他项与在(式1)中说明的相同。

[噪音信号分离部201B]

图11是表示实施方式3中的噪音信号分离部201B的详细构成例的框图。

噪音信号分离部201B将第1噪音信号和第2噪音信号分离成单独噪音信号，单独噪音信号是表示在第1麦克风单元11以及第2麦克风单元12分别单独产生的噪音的信号。噪音信号分离部201B通过按照第1噪音信号和第2噪音信号与单独噪音信号的关系式，将第1噪音信号和第2噪音信号进行变换，从而获得单独噪音信号，所述关系式根据表示第1指向性合成信号以及第2指向性合成信号、与第1麦克风单元11以及第2麦克风单元12的输出信号之间的关系的关系式来导出。

在本实施方式中，如图8所示，噪音信号分离部201B被输入从第1噪音信号提取部101B和第2噪音信号提取部102B输出的噪音信号xn11以及噪音信号xn12。而且，噪音信号分离部201B将噪音信号xn11以及噪音信号xn12分离成表示第1麦克风单元11与第2麦克风单元12中分别单独所包含的噪音的单独噪音信号un1以及单独噪音信号un2并进行输出。更具体而言，如图11所示，噪音信号分离部201B具有信号延迟部231、信号延迟部232、信号减法运算部233、频率特性修正部234、信号放大部241、信号放大部242、信号减法运算部243以及频率特性修正部244。

信号延迟部231以及信号延迟部232使被输入的信号延迟并进行输出。具体而言，信号延迟部231使从第1噪音信号提取部101B输出的噪音信号xn11延迟延迟时间τ并输出给信号减法运算部233。信号延迟部232使从第2噪音信号提取部102B输出的噪音信号xn12延迟延迟时间τ并输出给信号减法运算部233。

信号放大部241以及信号放大部242进行被输入的信号的放大。具体而言，信号放大部241以增益α2将从第1噪音信号提取部101B输出的噪音信号xn11放大，并输出给信号减法运算部243。信号放大部242以增益α1将从第2噪音信号提取部102B输出的噪音信号xn12放大，并输出给信号减法运算部243。

信号减法运算部233以及信号减法运算部243进行被输入的信号的减法运算。具体而言，信号减法运算部233由从信号延迟部232输出的被延迟了延迟时间τ的噪音信号xn12减去从信号延迟部231输出的被延迟了延迟时间τ的噪音信号xn11，并输出给频率特性修正部234。信号减法运算部243由从信号放大部242输出的以增益α1放大后的噪音信号xn12减去从信号放大部241输出的以增益α2放大后的噪音信号xn11，并输出给频率特性修正部244。

频率特性修正部234以及频率特性修正部244对信号的频率特性进行修正。具体而言，频率特性修正部234输出通过对从信号减法运算部233输出的信号的频率特性进行修正所获得的单独噪音信号un1。频率特性修正部244输出通过对从信号减法运算部243输出的信号的频率特性进行修正所获得的单独噪音信号un2。

以下，对能够将两种指向性信号(信号xm11、xm12)所包含的两个噪音信号xn11、xn12变换成两个麦克风单元各自的输出信号um1、um2所包含的单独噪音信号un1、un2这一情况进行说明。在此，如上所述，信号xm11和信号xm12均为指向性的主轴方向是正面0°且因对第1麦克风单元11的输出信号um1所乘的增益值为α1和α2而不同的指向性信号。

第1、第2麦克风单元11、12的输出信号um1、um2与第1、第2噪音信号提取部101B、102B中的第2指向性合成部30输出的信号xm11、xm12的关系通过将上述的(式9)以及(式10)进行汇总表现，如以下的(式11)这样表示。

若将(式11)变形并进行整理，则如以下的(式12)所示，得到从作为指向性信号的信号xm11、xm12导出第1、第2麦克风单元的输出信号um1、um2的关系式。

上述的(式12)所示的关系式是由作为两种指向性信号的信号xm11、xm12获得第1、第2麦克风单元的输出信号um1、um2的变换式。

在此，若将作为两种指向性信号的信号xm11、xm12所包含的噪音信号xn11、xn12代入上述的(式12)，则可获得以下的(式13)所示的变换式(关系式)。也就是说，如果使用以下的(式13)所示的变换式，则能够由作为两种指向性信号的信号xm1、xm2所包含的噪音信号xn11、xn12，获得第1、第2麦克风单元的输出信号所包含的单独噪音信号un1、un2。

如此，表示噪音信号xn11、xn12与单独噪音信号un1、un2的关系式的上述的(式13)能够根据表示作为指向性信号的信号xm11、xm12与第1、第2麦克风单元11、12的输出信号um1、um2之间的关系的关系式来导出。

即，噪音信号分离部201B通过按照表示噪音信号xn11、xn12与单独噪音信号un1、un2的关系式的上述的(式13)，将噪音信号xn11、xn12进行变换，能够获得单独噪音信号un1、un2。图11所示的噪音信号分离部201B相当于将上述的(式13)表示为框图所得到的。在上述的(式13)中，信号延迟部231、232为了使信号延迟延迟时间τ而进行“e^-jωτ”的运算。信号放大部241、242与矩阵运算的α2、α1对应，进行将信号以增益α2、α1放大的运算。信号减法运算部233、243对应于矩阵的第1列的负号即进行矩阵运算的减法运算部分的运算。频率特性修正部234、244(EQ2)对应于进行上述的(式13)的包含有系数A的项即以下的(式14)的右边的运算。

[效果等]

如上所述，根据本实施方式，能够实现能提取在各个麦克风单元单独产生的单独噪音信号的噪音提取装置100B。

更具体而言，在第1、第2噪音信号提取部101B、102B中，从第1、第2麦克风单元11、12的输出信号um1、um2，提取作为分别为指向性方向相同且麦克风单元间的信号增益差不同的指向性信号的信号xm11、xm12所包含的噪音信号xn11、xn12。而且，在噪音信号分离部201B中，将指向性信号所包含的噪音信号xn11、xn12变换成第1、第2麦克风单元11、12各自单独所包含的单独噪音信号un1、un2并进行输出。如此，本实施方式中的噪音提取装置100B能够提取第1、第2麦克风单元11、12中各自单独所混入的噪音成分。

在此，对实施方式1中的噪音信号分离部201与本实施方式中的噪音信号分离部201B的不同进行说明。

在实施方式1中的图5所示的噪音信号分离部201中，向对于两个噪音信号xn1、xn2的两个输出信号un1、un2的变换分别具有对称性。在图5所示的噪音信号分离部201中，例如噪音信号xn1的推定误差与延迟了延迟时间τ的信号一起传播到信号un1、un2。同样地，噪音信号xn2的推定误差也与延迟了延迟时间τ的信号一起传播到信号un1、un2。这对于误差成分，意味着会发生无法与成为信号间的延迟时间τ的到来方向的声波相区分的现象。这是因为，能够假定为平面波的来自某种程度的远处的声波以相等的声压等级到达第1、第2麦克风单元11、12，因而变为仅具有由到来方向引起的时间差的意义。

另一方面，在本实施方式中的图11所示的噪音信号分离部201B中，例如即使被输入的信号xn11有误差，由于时间延迟τ以及乘以增益值α2，也以与声波区分的状态向信号un1、un2传播。也就是说，在图11所示的噪音信号分离部201B中，具有误差成分与声波表现不同的行为这一优点。

此外，在本实施方式中，设为在第1噪音信号提取部101B以及第2噪音信号提取部102B中均提取第2指向性合成部30输出的指向性信号所包含的噪音信号进行了说明，但不限于此。也可以与实施方式1同样地，例如在第2噪音信号提取部102B中提取第3指向性合成部40输出的指向性信号所包含的噪音信号，在第1噪音信号提取部101B中提取第2指向性合成部30输出的指向性信号所包含的噪音信号。即，也可以使用在不同的方向具有指向性主轴的信号，设为指向性方向分别为反向并且麦克风单元间的信号增益差不同的组合。

(实施方式4)

以下，对具有在实施方式1～3中说明的噪音提取装置100、噪音提取装置100A或者噪音提取装置100B的麦克风装置1000进行说明。

[麦克风装置1000]

图12是表示实施方式4中的麦克风装置1000的构成的一例的框图。对于与图1等相同的构成要素，使用相同的标号，并省略说明。

图12所示的麦克风装置1000具备第1麦克风单元11、第2麦克风单元12、信号减法运算部15、信号减法运算部16、第1噪音信号提取部101、第2噪音信号提取部102以及噪音信号分离部201。即，麦克风装置1000具备实施方式1中的噪音提取装置100的构成、以及信号减法运算部15和信号减法运算部16。此外，在图12中，表示了麦克风装置1000具备噪音提取装置100的构成的情况，但不限于此。麦克风装置1000也可以具备实施方式2中的噪音提取装置100A的构成或者实施方式3中的噪音提取装置100B的构成。

[信号减法运算部15、16]

信号减法运算部15、16通过从第1、第2麦克风单元11、12各自的输出信号um1、um2减去单独噪音信号un1、un2，获得声响信号um1'、um2'，声响信号um1'、um2'是由第1、第2麦克风单元分别所观测的声响成分的信号。在本实施方式中，信号减法运算部15输出从第1麦克风单元11的输出信号um1减去由噪音信号分离部201输出的单独噪音信号un1而获得的声响信号um1'。信号减法运算部16输出从第2麦克风单元12的输出信号um2减去由噪音信号分离部201输出的单独噪音信号un2而获得的声响信号um2'。

由噪音信号分离部201输出的单独噪音信号un1是第1麦克风单元11的输出信号um1所包含的振动噪音、风噪音或者单元固有噪音的噪音信号的成分。因此，信号减法运算部15通过从输出信号um1减去单独噪音信号un1，能够获得从第1麦克风单元11的输出信号um1去除了噪音成分后的声响信号um1'。同样地，信号减法运算部16通过从输出信号um2减去单独噪音信号un2，能够获得从第2麦克风单元12的输出信号um2去除了噪音成分后的声响信号um2'。

[效果等]

如上所述，根据本实施方式，能够实现能提取各个麦克风单元所包含的单独噪音信号并获得从麦克风单元的输出信号去除了噪音成分后的声响信号的麦克风装置1000。由此，能够实现耐振动性能、抗风噪音性能以及低固有噪音性能优越的麦克风装置。

(变形例)

[麦克风装置1000A]

图13是表示实施方式4的变形例中的麦克风装置1000A的构成的一例的框图。对于与图8以及图12相同的构成要素，使用相同的标号，并省略说明。

图13所示的麦克风装置1000A具备第1麦克风单元11、第2麦克风单元12、第1级部1001以及第2级部1002。第1级部1001以及第2级部1002分别具备信号减法运算部15、信号减法运算部16、第1噪音信号提取部101B、第2噪音信号提取部102B以及噪音信号分离部201B。即，第1级部1001以及第2级部1002分别具备实施方式3中的噪音提取装置100B的构成、信号减法运算部15以及信号减法运算部16。如此，麦克风装置1000A具备多级地连接有实施方式3中的噪音提取装置100B的构成、信号减法运算部15以及信号减法运算部16的构成。

在第1级部1001中，被输入第1、第2麦克风单元11、12的输出信号um1、um2，获得从第1、第2麦克风单元11、12的输出信号um1、um2去除了噪音成分后的声响成分um1'、um2'，并输出给第2级部1002。更具体而言，第1级部1001的信号减法运算部15、16获得作为由第1、第2麦克风单元11、12分别所观测的声响成分的信号的声响信号um1'、um2'。而且，第1级部1001的信号减法运算部15、16将声响信号um1'、um2'作为第1、第2麦克风单元11、12各自的输出信号输出给第2级部1002。

在第2级部1002中，被输入从第1级部1001输出的声响信号um1'、um2'。在第2级部1002中，从声响信号um1'、um2'提取在第1级部1001中因误差因素等没有完全去除的残留噪音，从声响信号um1'、um2'获得将提取到的残留噪音去除后的声响成分um1"、um2"并进行输出。

更具体而言，第2级部1002的第1噪音信号提取部101B以及第2噪音信号提取部102B提取将声响信号um1'、um2'进行指向性合成而得到的信号所包含的残留噪音并输出给第2级部1002的噪音信号分离部201B。在此，例如第2级部1002的第1噪音信号提取部101B以及第2噪音信号提取部102B提取第3噪音信号和第4噪音信号并输出给第2级部1002的噪音信号分离部201B，第3噪音信号是作为将声响信号um1'、um2'进行指向性合成而得到的信号的第3指向性信号所包含的残留噪音，第4噪音信号是作为指向性合成的条件不同于第3指向性信号的指向性合成而得到的信号的第4指向性信号所包含的残留噪音。第2级部1002的噪音信号分离部201B将作为将声响信号um1'、um2'进行指向性合成而得到的信号所包含的残留噪音的上述的噪音信号分离成单独噪音信号，输出给第2级部1002的信号减法运算部15、16，该单独噪音信号是声响信号um1'、um2'所包含的表示在第1、第2麦克风单元11、12单独产生的噪音的信号。第2级部1002的信号减法运算部15、16将从第2级部1002的噪音信号分离部201B输出的声响信号um1'、um2'所包含的单独噪音信号，从声响信号um1'、um2'减去。如此，第2级部1002能够获得作为由第1、第2麦克风单元11、12分别所观测的声响成分的信号的声响信号um1"、um2"。

此外，对麦克风装置1000A如图13所示那样构成为两级地连接有实施方式3中的噪音提取装置100B的构成、信号减法运算部15以及信号减法运算部16进行了说明，但不限于此，也可以为三级以上的多级。

[效果等]

如上所述，根据本变形例的麦克风装置1000A，与麦克风装置1000相比，能够进一步使噪音成分的去除性能提高。由此，进而能够实现耐振动性能、抗风噪音性能以及低固有噪音性能更优越的麦克风装置。

此外，在本变形例的麦克风装置1000A中，优选具有第1级部的实施方式3中的噪音提取装置100B的构成。这是因为从第1级部的实施方式3中的噪音提取装置100B的构成输出的单独噪音信号un1、un2不会在单独噪音信号间变成与声波同样的关系。

(其他实施方式)

图14是表示实施方式4中的麦克风装置能够利用的应用的例子的图。即，通过实施方式4等说明的麦克风装置能够在如图14所示的摄录机(video movie)700中作为耐振动性能、抗风噪音性能以及低固有噪音性能优越的麦克风装置来利用。

另外，在上述实施方式1～3等中说明的噪音提取装置能够提取麦克风的输出信号所包含的振动噪音，因此能够高精度地从麦克风的输出信号中仅检测振动。因此，在上述实施方式1～3等中说明的噪音提取装置能够作为振动传感器和/或复合传感器来利用。

另外，也可以将在上述实施方式1～3等中说明的噪音提取装置作为进行自适应波束形成、声源分离和/或声源探测等麦克风阵列信号处理的预处理的装置来利用。由此，能够在自适应波束形成、声源分离和/或声源探测等麦克风阵列信号处理中使耐振动性能、抗风噪音性能以及低固有噪音性能提高。

以上，基于实施方式，对本公开的技术方案涉及的噪音提取装置以及麦克风装置进行了说明，但本公开不限定于该实施方式。例如，也可以将通过对在本说明书中记载的构成要素任意进行组合或者除去若干构成要素而实现的其他实施方式作为本公开的实施方式。另外，对上述实施方式在不脱离本公开的主旨、即权利要求中记载的文字所表示的意思的范围内实施本领域技术人员想到的各种变形而获得的变形例也包含于本公开。

另外，以下所示的方式也包含在本公开的一个或者多个技术方案的范围内。

(1)构成上述的噪音提取装置以及麦克风装置的构成要素的一部分也可以是由微处理器、ROM、RAM、硬盘单元、显示器单元、键盘、鼠标等构成的计算机系统。在所述RAM或者硬盘单元中存储有计算机程序。通过所述微处理器按照所述计算机程序工作，实现其功能。在此，计算机程序是为了实现预定的功能而组合多个表示对计算机的指令的命令码所构成的。

(2)构成上述的噪音提取装置以及麦克风装置的构成要素的一部分也可以由1个系统LSI(Large Scale Integration：大规模集成电路)构成。系统LSI是在1个芯片上集成多个结构部而制造出的超多功能LSI，具体而言，是构成为包括微处理器、ROM、RAM等的计算机系统。在所述RAM中存储有计算机程序。通过所述微处理器按照所述计算机程序工作，系统LSI实现其功能。

(3)构成上述的噪音提取装置以及麦克风装置的构成要素的一部分也可以由能够相对于各装置拆装的IC卡或者单体的模块构成。所述IC卡或者所述模块是由微处理器、ROM、RAM等构成的计算机系统。在所述IC卡或者所述模块中也可以包括上述超多功能LSI。通过微处理器按照计算机程序工作，所述IC卡或者所述模块实现其功能。该IC卡或者该模块也可以具备防篡改性能。

(4)另外，构成上述的噪音提取装置以及麦克风装置的构成要素的一部分也可以为，将所述计算机程序或者所述数字信号记录于能够由计算机读取的记录介质、例如软盘、硬盘、CD-ROM、MO、DVD、DVD-ROM、DVD-RAM、BD(Blu-ray(注册商标)Disc)、半导体存储器等。另外，也可以为在这些记录介质中记录的所述数字信号。

另外，构成上述的噪音提取装置以及麦克风装置的构成要素的一部分也可以为，将所述计算机程序或者所述数字信号经由电气通信线路、无线或者有线通信线路、以互联网为代表的网络、数据广播等来传送。

(5)本公开也可以是如上所示的方法。另外，可以是通过计算机实现这些方法的计算机程序，也可以是包含所述计算机程序的数字信号。在此，例如，本公开的一个方式涉及的噪音提取方法可以包括：第1噪音信号提取步骤，提取第1指向性信号所包含的第1噪音信号，所述第1指向性信号是将第1麦克风单元和第2麦克风单元的输出信号进行指向性合成而得到的信号，所述第1麦克风单元和所述第2麦克风单元设置于不同的空间位置，用于收集声音；第2噪音信号提取步骤，获得第2指向性信号所包含的第2噪音信号，所述第2指向性信号的指向性合成的条件不同于所述第1指向性信号；噪音信号分离步骤，将所述第1噪音信号和所述第2噪音信号分离成单独噪音信号，所述单独噪音信号是在所述第1麦克风单元和所述第2麦克风单元单独产生的噪音的信号。另外，本公开的一个方式涉及的程序可以使计算机执行如下步骤：第1噪音信号提取步骤，提取第1指向性信号所包含的第1噪音信号，所述第1指向性信号是将第1麦克风单元和第2麦克风单元的输出信号进行指向性合成而得到的信号，所述第1麦克风单元和所述第2麦克风单元设置于不同的空间位置，用于收集声音；第2噪音信号提取步骤，获得第2指向性信号所包含的第2噪音信号，所述第2指向性信号的指向性合成的条件不同于所述第1指向性信号；噪音信号分离步骤，将所述第1噪音信号和所述第2噪音信号分离成单独噪音信号，所述单独噪音信号是由所述第1麦克风单元和所述第2麦克风单元单独产生的噪音的信号。

(6)另外，本公开也可以是具备微处理器和存储器的计算机系统，所述存储器存储有上述计算机程序，所述微处理器按照所述计算机程序工作。

(7)另外，也可以通过将所述程序或者所述数字信号记录于所述记录介质而移送，或者将所述程序或者所述数字信号经由所述网络等进行移送，而通过独立的其他计算机系统实施。

(8)也可以将上述实施方式和上述变形例分别组合。

产业上的可利用性

本公开能够利用于噪音提取装置以及麦克风装置，尤其能够作为能提取振动噪音、风噪音或者单元固有噪音的噪音提取装置、以及耐振动性能、抗风噪音性能和低固有噪音性能优越的麦克风装置来利用。

Claims (13)

1.一种噪音提取装置，具备：

第1麦克风单元和第2麦克风单元，其设置于不同的空间位置，用于收集声音；

第1噪音信号提取部，其提取第1指向性信号所包含的第1噪音信号，所述第1指向性信号是将所述第1麦克风单元和所述第2麦克风单元的输出信号进行指向性合成而得到的信号；

第2噪音信号提取部，其获得第2指向性信号所包含的第2噪音信号，所述第2指向性信号的指向性合成的条件不同于所述第1指向性信号；以及

噪音信号分离部，其将所述第1噪音信号和所述第2噪音信号分离成单独噪音信号，所述单独噪音信号是表示在所述第1麦克风单元和所述第2麦克风单元分别单独产生的噪音的信号，

所述噪音信号分离部通过按照所述第1噪音信号和所述第2噪音信号与所述单独噪音信号的关系式，将所述第1噪音信号和所述第2噪音信号进行变换，从而获得所述单独噪音信号，所述关系式根据表示所述第1指向性信号和所述第2指向性信号与所述第1麦克风单元和所述第2麦克风单元的所述输出信号之间的关系的关系式来导出。

2.根据权利要求1所述的噪音提取装置，

所述第2噪音信号提取部将所述第1麦克风单元和所述第2麦克风单元的所述输出信号进行指向性合成从而生成所述第2指向性信号，提取所述第2指向性信号所包含的所述第2噪音信号。

3.根据权利要求2所述的噪音提取装置，

所述第1噪音信号提取部和所述第2噪音信号提取部具备：

指向性合成部，其将所述第1麦克风单元和所述第2麦克风单元的所述输出信号进行指向性合成，生成两个指向性信号，所述两个指向性信号的噪音灵敏度不同，而对于声压的指向特性一致，并且声响中心位置一致；

信号抵消运算部，其通过从所述两个指向性信号的一方减去另一方，由此从所述一方的指向性信号中消除声响成分，提取噪音成分的振幅值；以及

信号复原部，其根据在所述两个指向性信号的噪音灵敏度较高一方的所述指向性信号进行了加法运算的主轴方向不同的单一指向性的两个信号中的一方、和所述信号抵消运算部的输出信号，将噪音波形信号复原并进行输出。

4.根据权利要求1所述的噪音提取装置，

所述第1指向性信号的指向性主轴方向与所述第2指向性信号的指向性主轴方向互为反方向。

5.根据权利要求1所述的噪音提取装置，

所述第2噪音信号是将所述第1噪音信号进行相位反转而得到的信号，

所述第2噪音信号提取部通过将由所述第1噪音信号提取部输出的所述第1噪音信号进行相位反转来获得所述第2噪音信号。

6.根据权利要求1所述的噪音提取装置，

所述第1指向性信号的指向性主轴方向与所述第2指向性信号的指向性主轴方向为同一方向，

对于所述第1指向性信号和所述第2指向性信号，将所述第1麦克风单元和所述第2麦克风单元的所述输出信号进行指向性合成时的合成系数不同。

7.根据权利要求6所述的噪音提取装置，

所述合成系数是增益值，

所述第1指向性信号和所述第2指向性信号为，对所述第1麦克风单元和所述第2麦克风单元中的一方的输出信号乘以不同的增益值从而进行指向性合成所得到的信号。

8.根据权利要求1所述的噪音提取装置，

所述单独噪音信号是表示包括在所述第1麦克风单元和所述第2麦克风单元分别单独产生的风噪音和振动噪音中的至少一方的噪音的信号。

9.一种麦克风装置，具备：

权利要求1所述的噪音提取装置；以及

第1信号减法运算部和第2信号减法运算部，其通过从所述第1麦克风单元和所述第2麦克风单元各自的输出信号减去所述单独噪音信号，获得声响信号，所述声响信号是由所述第1麦克风单元和所述第2麦克风单元分别所观测的声响成分的信号。

10.一种麦克风装置，具备：

权利要求6所述的噪音提取装置；以及

第1信号减法运算部和第2信号减法运算部，其通过从所述第1麦克风单元和所述第2麦克风单元各自的输出信号减去所述单独噪音信号，获得作为由所述第1麦克风单元和所述第2麦克风单元分别所观测的声响成分的信号的第1声响信号，

所述第1信号减法运算部和所述第2信号减法运算部通过从所述第1声响信号减去单独噪音信号，获得作为由所述第1麦克风单元和所述第2麦克风单元分别所观测的声响成分的信号的第2声响信号，该单独噪音信号是通过将所述第1声响信号作为所述第1麦克风单元和所述第2麦克风单元各自的输出信号输出到所述噪音提取装置而从所述噪音提取装置输出的、包含于所述第1声响信号的表示在所述第1麦克风单元和所述第2麦克风单元分别单独产生的噪音的信号。

11.根据权利要求10所述的麦克风装置，

所述第1信号减法运算部和所述第2信号减法运算部将所述第1声响信号作为所述第1麦克风单元和所述第2麦克风单元各自的输出信号，输出到所述第1噪音信号提取部和所述第2噪音信号提取部，

所述第1噪音信号提取部和所述第2噪音信号提取部提取第3指向性信号所包含的第3噪音信号和第4指向性信号所包含的第4噪音信号并输出给所述噪音信号分离部，所述第3指向性信号是将所述第1声响信号进行指向性合成而得到的信号，所述第4指向性信号是将所述第1声响信号进行指向性合成的条件不同于所述第3指向性信号的指向性合成而得到的信号，

所述噪音信号分离部将所述第3噪音信号和所述第4噪音信号分离成单独噪音信号并输出给所述第1信号减法运算部和所述第2信号减法运算部，该单独噪音信号是包含于所述第1声响信号的表示由所述第1麦克风单元和所述第2麦克风单元各自单独产生的噪音的信号，

所述第1信号减法运算部和所述第2信号减法运算部从所述第1声响信号减去由所述噪音信号分离部输出的作为包含于所述第1声响信号的表示在所述第1麦克风单元和所述第2麦克风单元各自单独产生的噪音的信号的单独噪音信号。

12.一种噪音提取方法，包括：

第1噪音信号提取步骤，提取第1指向性信号所包含的第1噪音信号，所述第1指向性信号是将第1麦克风单元和第2麦克风单元的输出信号进行指向性合成而得到的信号，所述第1麦克风单元和所述第2麦克风单元设置于不同的空间位置，用于收集声音；

第2噪音信号提取步骤，获得第2指向性信号所包含的第2噪音信号，所述第2指向性信号的指向性合成的条件不同于所述第1指向性信号；

噪音信号分离步骤，将所述第1噪音信号和所述第2噪音信号分离成单独噪音信号，所述单独噪音信号是在所述第1麦克风单元和所述第2麦克风单元单独产生的噪音的信号，

所述噪音信号分离步骤中，通过按照所述第1噪音信号和所述第2噪音信号与所述单独噪音信号的关系式，将所述第1噪音信号和所述第2噪音信号进行变换，从而获得所述单独噪音信号，所述关系式根据表示所述第1指向性信号和所述第2指向性信号与所述第1麦克风单元和所述第2麦克风单元的所述输出信号之间的关系的关系式来导出。

13.一种计算机可读取非瞬时性记录介质，记录有程序，

所述程序在由计算机执行时，使所述计算机执行以下步骤：

第1噪音信号提取步骤，提取第1指向性信号所包含的第1噪音信号，所述第1指向性信号是将第1麦克风单元和第2麦克风单元的输出信号进行指向性合成而得到的信号，所述第1麦克风单元和所述第2麦克风单元设置于不同的空间位置，用于收集声音；

第2噪音信号提取步骤，获得第2指向性信号所包含的第2噪音信号，所述第2指向性信号的指向性合成的条件不同于所述第1指向性信号；

噪音信号分离步骤，将所述第1噪音信号和所述第2噪音信号分离成单独噪音信号，所述单独噪音信号是在所述第1麦克风单元和所述第2麦克风单元单独产生的噪音的信号，

所述噪音信号分离步骤中，通过按照所述第1噪音信号和所述第2噪音信号与所述单独噪音信号的关系式，将所述第1噪音信号和所述第2噪音信号进行变换，从而获得所述单独噪音信号，所述关系式根据表示所述第1指向性信号和所述第2指向性信号与所述第1麦克风单元和所述第2麦克风单元的所述输出信号之间的关系的关系式来导出。

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